对相同基类的引用在内存中必须具有单独的偏移量

Question

我发现编译器与该程序之间存在一些不一致，

struct A {
};
struct B : public A {
    float m;
};
struct C : public A {
    B b;
    float n;
};
struct D : public A {
    float n;
    B b;
};
static_assert(sizeof(A) == 1, "");
static_assert(sizeof(B) == 4, "");
static_assert(sizeof(C) == 8, ""); // most compilers say this is 12
static_assert(sizeof(D) == 8, "");

大多数编译器断言 sizeof（C） == 8 说 sizeof（C） 实际上是 12。我发现唯一没有并说它是8的编译器是Visual Studio 2010 Microsoft。

比我聪明的人告诉我的原因是，在 B 中有两个单独的 A 引用需要保留彼此不同的单个偏移量。首先，从 C 派生的 A 位于偏移量 0，成员 b 内部的第二个 A 不能与第一个 A 位于 0 处的偏移量相同，因此插入了 4 个字节的填充。

由于大多数编译器都实现了这种行为，我想知道您需要什么情况来确保两个 A 具有不同的引用？寻找一些直觉来解释为什么会这样？

有人说这可能是标准要求的条件，我们很好奇它的原因是什么？

谢谢

Answer 1

该标准明确要求同一类型的每个对象的地址不同。相关条款是5.10 [expr.eq]第1段：

当

且仅当两个相同类型的指针都为 null、都指向同一函数或都表示相同的地址 （3.9.2） 时，它们才相等。

这是

区分这两个对象所必需的。对象同时具有值和标识。对于基类子对象，与包含类具有相同的地址是合理的。对于类的成员，您可以通过类型来区分两个对象的身份，即它们可以具有相同的地址。对于两个相同类型的对象，您仍然需要一些东西来区分对象的标识。

Answer 2

是的，这在 10p8 中提到：

基类子对象的大小可能为零（条款 9）;但是，两个 具有相同类类型且属于相同类的子对象 大多数派生对象不得在同一地址 （5.10） 分配。

在C中，您有两个A，一个是继承的，另一个是B的一部分。Microsoft在这里积极而错误地使用了不应该使用的空基类优化。我相信这是已知的错误，但是在Microsoft Connect上确实很难找到错误报告。

Answer 3

在C++中，对象由一对数据唯一确定：它的地址和类型。

正如您正确观察到的那样，C 和 D 都包含两个不同的子对象A对于它们来说，这必须是真的。但是，根据您在内存中布置B的方式，您可以看到可能无法将两个A子对象放在 8 字节结构中的不同地址。

为什么不打印出子对象的实际数字地址？